基于遠(yuǎn)程醫(yī)療手術(shù)床的嵌入式控制器研究.pdf

1、在遠(yuǎn)程醫(yī)療手術(shù)床系統(tǒng)中，控制指令通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)端傳送至手術(shù)床，按照指令要求，系統(tǒng)準(zhǔn)確控制手術(shù)床的工作狀態(tài)、各種姿態(tài)及位移等，從而進(jìn)一步配合醫(yī)療機(jī)器人實(shí)施醫(yī)療手術(shù)。研究遠(yuǎn)程手術(shù)床控制的目的在于輔助遠(yuǎn)程醫(yī)療手術(shù)，為實(shí)現(xiàn)精確的遠(yuǎn)程手術(shù)提供幫助。 嵌入式控制器是遠(yuǎn)程手術(shù)床系統(tǒng)的核心部分，是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制的關(guān)鍵。它的上一級(jí)為手術(shù)床監(jiān)控中心，與控制器相連的下一級(jí)是被控對(duì)象——手術(shù)床，其功能在整個(gè)遠(yuǎn)程手術(shù)床系統(tǒng)中類似于人的大腦，手術(shù)床系統(tǒng)的所有相關(guān)

2、功能都要通過(guò)它才能得以實(shí)現(xiàn)。本文應(yīng)用嵌入式技術(shù)，對(duì)控制器和上層手術(shù)床監(jiān)控中心進(jìn)行了研究。 本課題以嵌入式控制器為主要研究?jī)?nèi)容。首先，為控制器搭建了一個(gè)基本的嵌入式硬件平臺(tái)，并選擇了合適的Linux操作系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)以Linux為基礎(chǔ)的觸摸屏驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用程序、網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用程序、GPRS擴(kuò)展模塊，通過(guò)這些軟件和硬件外圍擴(kuò)展設(shè)備，為控制器控制手術(shù)床提供了現(xiàn)場(chǎng)及遠(yuǎn)程不同的方式。 第二，為實(shí)現(xiàn)嵌入式控制器對(duì)遠(yuǎn)程控制命令的接

3、收、存儲(chǔ)與處理，本課題采用異地與本地兩種指令傳輸、動(dòng)作控制方式。異地監(jiān)視、控制方式包括以太網(wǎng)有線通信和GPRS無(wú)線通信兩種，其中，以太網(wǎng)通信是主要的傳輸途徑，GPRS無(wú)線通信作為以太網(wǎng)通信的輔助手段，保證了控制器網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性，構(gòu)成了遠(yuǎn)程控制指令的雙重傳輸模式，確保了指令安全可靠發(fā)送和接收。采用觸摸屏控制，以方便、快捷的方式，實(shí)現(xiàn)了本地控制。 最后，利用VC++軟件開(kāi)發(fā)了上位監(jiān)控中心平臺(tái)控制界面，應(yīng)用Winsock編寫(xiě)網(wǎng)絡(luò)通信

4、程序，構(gòu)架了監(jiān)控中心與嵌入式控制器的遠(yuǎn)程通信橋梁，同時(shí)初步嘗試了遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控功能。引入運(yùn)動(dòng)建模理論，并以RBT—4S01S機(jī)械臂模擬手術(shù)床。在以上研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了控制指令傳輸?shù)膶?shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明可以達(dá)到控制手術(shù)床運(yùn)動(dòng)的預(yù)期要求。 本課題得到了國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)所屬預(yù)研子課題(2005AA421022-2)的支持，主要的工作是針對(duì)基于嵌入式的遠(yuǎn)程手術(shù)床系統(tǒng)的控制器，在其控制與通信方面進(jìn)行了研究。所完成的控制器